JPS61295357A - 二酸化ケイ素の絶縁被膜を有する強磁性のアモルフアス金属テ−プの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも片面に二酸化ケイ素の絶縁被膜を
有する強磁性のアモルファス金属テープの製造方法に関
するものである。

また本発明は、この方法により製造された強磁性のアモ
ルファス金属テープに関するものである。

かかる金属テープは、例えば巻回又は積層して磁心（マ
グネチックコア）を形成せしめた後に変圧器鉄心（トラ
ンスフォーマ−コア）、磁気ヘッドまたは他の誘導部材
に使用される。

例えば１テスラを越える高飽和磁化を有するアモルファ
ス金属テープは、例えば１６ｋＨｚを越える高周波数で
を利に使用することがてきる。しかし、これは渦電流損
を生じ、また発熱を伴う。この問題は、当業界では磁心
を形成する層を互いに絶縁することにより防ぐのが通例
となっている。これは、良く知られた方法により達成す
ることができ、例えば懸濁液から二酸化マグネシウムを
被着させたり、酸化アルミニウムを蒸着した重合体層を
被着させたり、リン酸処理したり、酸化クロムを（場合
によっては二酸化ケイ素の粉末と組み合せて）被着させ
たり、アモルファスの金属テープ又はこれに被着したラ
ッカ一層を熱的に酸化させたりする方法がある。

特に特開昭５７−２０４１０４号公報（ケミカルアブス
トラクト第９８巻１９８３年、１０００７７Ｘ参照）か
らは、１００〜１５０℃の温度にてＳ　ｉ　ｔｌ　＃と
ＮＺＯとの間でプラズマ気相反応を行うことにより、二
酸化ケイ素の絶縁層をアモルファスの鉄合金に積層させ
る方法が既知である。

本発明の目的は、二酸化ケイ素をアモルファスの金属テ
ープに簡単でかつ安価に被着させる方法を提供すること
にある。金属テープには容易に被着する絶縁層が望まれ
る。本方法を実施する温度は、アモルファスの合金の結
晶化が起こるような高温にしてはならない。本発明の他
の目的は、二酸化ケイ素の層厚を広範な範囲に選定する
ことができかつ調整することのできる方法を提供するこ
とにある。

これら目的は、通例法において、アモルファスの金属テ
ープを８〜２０原子％のケイ素を含有するアモルファス
合金から製造し、しかる後該金属テープ表面の少なくと
も一部分を、塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を含む腐食液を用
いて腐食させ、これにより二酸化ケイ素の絶縁層を形成
させる本発明における方法により達成される。

腐食処理中、金属テープの主要成分（例えば鉄）は表面
で溶解する。しかし、ケイ素は溶解せず、酸化されて二
酸化ケイ素を生成する。連続絶縁層を得るためには、少
なくとも８原子％のケイ素がアモルファスの合金中に存
在していなければならない。使用するケイ素の量を増加
していった場合に結晶化傾向が高まることにより、ケイ
素の上限を２０原子％とする。

二酸化ケイ素の層を堆積させるのではなく、代りに材料
の一部となすため、該材料は極めて良好に基板に被着す
る。テープを巻回し、かつ巻回処理において形成された
磁心を含浸処理（インプレジネート）する間、絶縁層は
４５０℃までの温度に耐えられることが分かった。イオ
ンエツチングと組み合わせて行った表面のオージェ（Ａ
ｕｇｅｒ）分析により、絶縁層からアモルファス金属テ
ープの基部までの間にゆるやかな遷移１ｉ（ｔ−ランジ
シラン）があることが示された。

本発明の方法の他の利点は、如何なる問題をも生ずるこ
となく絶縁層をアモルファスの金属テープのすべての面
に被着させることができることである。

本発明の方法は、如何なる適当な強磁性のアモルファス
合金にも適用することができるが、好ましくは以下の組
成； ＭｌｌＲｂＴｃＳｉｌｌ （式中のＨはＦｅ、ＧｏおよびＮｉから成る群から選ば
れた少なくとも１種の金属、ＲはＢ、Ｃ，およびＰから
成る群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｔは遷移金
属、希土類金属、Ｂｅ、Ａ　１　＋Ｇｅｌ　Ｉｎ＋Ｓｎ
およびｓｂから成る群から選ばれた少なくとも１種の元
素であり、ａは７０〜８６原子％の値、ｂは７〜２２原
子％の値、Ｃは０〜６原子原子価、またｄは８〜２０原
子％の値を夫々有する）で表わされるアモルファスの合
金を用いる。類似するアモルファス合金は本来知られて
おり、例えば西独間特許第３３２６５５６号明細書には
アモルファス合金上へ絶縁酸化クロムの層を設ける方法
が開示されている。

本発明の好適例においては、アモルファスの合金が少な
くとも７０原子％のＦｅを含有する。かかるアモルファ
ス合金は鉄／水酸化鉄の表面層を有するが、この層は腐
食処理中に迅速に除去され、しかる後に更に金属テープ
が腐食されて該処理中に二酸化ケイ素の絶縁層が形成さ
れる。

適当なる腐食速度を得るためには、腐食液における塩化
鉄（ＩＩＩ）の濃度を２００〜７５０ｇ／／ｌとするの
が好ましい。

特に、アモルファス合金中のケイ素の濃度が高い場合に
は、更に塩酸を１　ｍｏｌ／　ｌの濃度まで有している
腐食液が有利である。

本発明の方法の適当なる例においては、金属テープを１
５〜８０℃の温度で腐食させる。本発明の方法において
は、腐食速度は７０〜８０℃の温度で最高である。

本発明の方法の特に適当なる例においては、アモルファ
スの合金が少なくとも１１原子％のＳｉを含有し、また
該アモルファスの金属テープを連続操作により腐食液に
通して該液で濡らし、しかる後該アモルファスの金属テ
ープを該腐食液と１〜１０秒間接触したままとし、次い
で該アモルファスの金属テープを水洗し、乾燥させるこ
とを特徴とする。

本発明においては、一方では磁心におけるアモルファス
金属テープの個々の眉間で適当なる電気的絶縁を得るた
めに、もう一方ではかかる磁心における非磁性材料の体
積分率を最小とするために、二酸化ケイ素の絶縁被膜が
強磁性のアモルファス金属テープにおいて０．０５μＩ
１１〜１μＩの厚さを有する。

この絶縁被膜に必要な厚さは、腐食時間を適当に選定す
ること、金属テープの表面で腐食液を新しくすること、
例えばかきまぜること、並びに腐食液の温度、濃度およ
び酸性度を適当に選定することにより得ることができる
。

次に本発明を以下の実施例により説明する。

ス皇■土 組成Ｆｅ、ｏ、　！ＭｎｚＳｉ　Ｉ　？、　ｓＢ＋　Ｏ
Ｃｏ、　３を有する溶融元素の混合物から、アモルファ
スの金属テープを当業界で通例となっている方法、例え
ば溶融混合物を急速回転する冷却された車輪（ホイール
）に射出し、該溶融物を１０’〜１０”Ｃ／３の速度で
冷却することにより形成する。このようにして形成され
たテープは、例えば２０μＩの厚さと、例えば１２ｍｍ
の幅とを有する。

この金属テープを腐食液が入っているタンクに通す。尚
、この液は６００ｇ／ｊ！の塩化鉄（Ｉ［）と０．１ｍ
ｏｌ／Ａの塩酸を含む。金属テープを腐食液から取り出
した後、付着している腐食液と５０℃の温度で５秒間接
触したままにしておく。次いで、この金属テープを水が
入っている水洗用タンクに通し、しかる後温風で乾燥さ
せる。尚、これら夫々の工程には５〜１０秒間かかる。

この方法は、連続処理として知られている方法で行うの
が好ましい。金属テープの酸化を高めるために、例えば
空気または酸素を腐食液に通してもよい。

厚さ０．６μｍのアモルファスの二酸化ケイ素の層は、
アモルファス金属テープの表面から１μｍの厚さの層を
腐食により除去することによって得られる。このように
して形成された酸化物層は、例えば該金属テープを４５
０℃の温度で１時間窒素中に置いた場合に酸化物層の絶
縁特性に如何なる劣化をも生ずることがないという試験
から明らかな如く、極めて適当なものである。この安定
性は、腐食処理前の金属テープに存在し周囲条件に極め
て影響され易い酸化鉄／水酸化鉄の表層の安定性よりも
はるかに大きいものである。

このようにして形成されたアモルファスの金属テープは
、例えば変圧器鉄心に好適に用いることができるが、こ
の目的のためには該テープを巻回するか積層し、次いで
加熱して機械的応力を取り除く。この加熱操作により材
料の脆性は高まるが、これは結局のところ巻回または積
層する前に実施される腐食処理中における場合よりも重
大なことではない。加熱中は、温度を十分低くしてアモ
ルファスの合金の結晶化を回避する。形成された中間製
品を、例えばエポキシ樹脂を用いて含浸処理し、次いで
これをカントして成形する。本発明に係るアモルファス
の金属テープは、含浸処理中に極めて適当なる湿潤性を
示す。含浸処理は、個々の層を機械的に相互に結合させ
るのに役立つが、それ自体、製品中に生ずる渦電流を必
要な程度まで抑えることはできない。

上述のようにし形成された変圧器鉄心に生ずる渦電流損
は、他のもののうち、巻線の形状大きさくジオメトリ−
）、巻回中に働く力、アモルファスの金属テープの表面
粗き、および含浸処理方法や用いた材料によって左右さ
れるが、特にほかかる渦電流損は磁性層間に存する絶縁
層に左右される。　０．０５μ閣の厚さを有する二酸化
ケイ素の層は十分満足のいくものであり、渦電流を大幅
に抑制する。厚さ０．１〜０．３μｍの厚さを有する二
酸化物の層は、殆ど最高の効果を奏することになるが、
この理由は、これよりも厚い層を用いた場合の効果はも
はや限界であり、しかも該層は変圧器鉄心における磁性
材料の体積分率に悪影響を及ぼすからである。厚さ１μ
ｍまでが許容範囲であり、これよりも層厚になると機械
的強度が大幅に低下する。

本発明の方法により製造されたアモルファスの金属テー
プを用いると、２〜１０倍まで層間渦電流存を減するこ
とができる。

去立拠主 実施例１に示したようにして製造しかつ同じ組成を有す
るアモルファスの金属テープを、異なる組成（０，０，
２および０．４ｍｏｌ／ｌの塩酸、並びに２５０゜４７
５及び７００ｇ／／ｌの塩化鉄（■））を有する腐食液
に異なる温度（２０，３５および５０℃）で浸漬した。

結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表 第１表は、約０．３μＩの厚さを有する二酸化ケイ素の
層を形成させるのに要した時間（秒）を表として示した
ものである。腐食速度および酸化速度は温度が上昇する
のに従い、特に塩化鉄（ＩＩＩ）の濃度が高くなるのに
従い上昇している。塩酸濃度の影響は、この例において
は極めて小さい。

腐食速度は、腐食液を金属テープに沿ってまたは金属テ
ープに向けて流すことにより、例えばかきまぜることに
より僅かに上昇させることができる。しかし、流れが強
過ぎると、不均一でしかも全（被着しない二酸化ケイ素
の層を生ずることになる。

３〜８および　へ　■〜Ｘ 多くの異なる強磁性アモルファス合金を用いて、実施例
１に示した如く本発明に従い金属テープを製造した。か
かる金属テープを、０．８ｗ＋ｏｌ／４１の塩酸と２５
０　、４７５または７００ｇ／ｆの塩化鉄（ＩＩＩ）と
を含む腐食液に５０℃の温度で浸漬した。結果を第２表
に示す。ここで実施例３〜８は本発明に係る組成を有す
る合金であり、また合金■〜Ｘは本発明に係る組成を有
するものでな（比較のために示したものである。

第２表は、厚さ０．３μ曙の二酸化ケイ素の層が形成さ
れる時間を示したものである。１１原子％以上のケイ素
含有量を有する実施例３〜６の組成の場合、かかる層を
１０秒以内で形成することができる。一方、本発明の範
囲外である比較例■〜Ｘの組成の場合は、適当なる絶縁
二酸化ケイ素の層は形成されなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも片面に二酸化ケイ素の絶縁被膜を有する
   強磁性のアモルファス金属テープの製造方法において、
   通例法により、アモルファスの金属テープを８〜２０原
   子％のケイ素を含有するアモルファス合金から製造し、
   しかる後該金属テープ表面の少なくとも一部分を、塩化
   鉄（III）水溶液を含む腐食液を用いて腐食させ、これ
   により二酸化ケイ素の絶縁層を形成させることを特徴と
   する、二酸化ケイ素の絶縁被膜を有する強磁性のアモル
   ファス金属テープの製造方法。 ２、アモルファス合金が以下の組成； Ｍ＿ａＲ＿ｂＴ＿ｃＳｉ＿ｄ （式中のＭはＦｅ、ＣｏおよびＮｉから成る群から選ば
   れた少なくとも１種の金属、ＲはＢ、Ｃ、およびＰから
   成る群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｔは遷移金
   属、希土類金属、Ｂｅ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎおよび
   Ｓｂから成る群から選ばれた少なくとも１種の元素であ
   り、ａは７０〜８６原子％の値、ｂは７〜２２原子％の
   値、ｃは０〜６原子％の値、またｄは８〜２０原子％の
   値を夫々有する）で表わされる特許請求の範囲第１項記
   載の製造方法。 ３、アモルファス合金が少なくとも７０原子％のＦｅを
   含有する特許請求の範囲第２項記載の製造方法。 ４、腐食液中の塩化鉄（III）の濃度が２００〜７５０
   ｇ／ｌである特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ５、腐食液が他に濃度１ｍｏｌ／ｌまでの塩酸を含んで
   いる特許請求の範囲第４項記載の製造方法。 ６、金属テープを１５〜８０℃の温度で腐食させる特許
   請求の範囲第４項または第５項記載の製造方法。 ７、アモルファス合金が少なくとも１１原子％のＳｉを
   含有し、アモルファスの金属テープを連続操作により腐
   食液に通して該腐食液で濡らし、しかる後該アモルファ
   スの金属テープをこれに付着した該腐食液と１〜１０秒
   間接触したままとし、次いで該アモルファスの金属テー
   プを水洗し、乾燥させる特許請求の範囲第１項記載の製
   造方法。 ８、特許請求の範囲第１〜７項のうちいずれか一項記載
   の方法により製造した強磁性のアモルファス金属テープ
   において、二酸化ケイ素の絶縁層が０．０５μｍ〜１μ
   ｍの厚さを有することを特徴とする、二酸化ケイ素の絶
   縁被膜を有する強磁性のアモルファス金属テープ。